DE102011007332A1 - Method for detecting chemical/physical property of gas e.g. oxygen in exhaust gas of engine, involves detecting reference pumping current between specific electrode of sensor element and electrolyte, to detect gas component's proportion - Google Patents

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Abstract

A sensor element (114) comprising two electrodes (116,118) connected with each other through a solid electrolyte (120) is used for the detection process. The electrode (118) is partially connected with a cavity (122). The sensor element is further comprised of an electrode (124) which is connected to the cavity through a diffusion path (126). A reference pumping current is detected between the electrode (124) and the electrolyte connected to counter electrode (146). A proportion of one gas component in the cavity is detected using the reference pumping current. An independent claim is included for device for detecting chemical/physical property of gas in measurement space.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Sensorelemente zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Gaskomponente eines Gases, bekannt. Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, im Wesentlichen unter Bezugnahme auf Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, welche zur quantitativen und/oder qualitativen Erfassung mindestens einer Gaskomponente, insbesondere einer Zielgaskomponente, in einem Messgasraum dienen. Beispielsweise kann es sich bei dem Gas um ein Abgas einer Brennkraftmaschine handeln, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, und bei dem Messgasraum beispielsweise um einen Abgastrakt. Bei dem Sensorelement kann es sich hierbei beispielsweise um eine Lambda-Sonde handeln. Solche Lambda-Sonden sind beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 , beschrieben.Sensor elements for detecting at least one property of a gas in a measurement gas space, in particular for detecting at least a portion of at least one gas component of a gas, are known from the prior art. The invention will be described below, without limiting further possible embodiments, essentially with reference to methods and apparatuses which serve for the quantitative and / or qualitative detection of at least one gas component, in particular a target gas component, in a measurement gas space. For example, the gas may be an exhaust gas of an internal combustion engine, in particular in the motor vehicle sector, and in the sample gas chamber, for example, an exhaust gas tract. The sensor element may be, for example, a lambda probe. Such lambda probes are for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 160-165 , described.

In der Praxis werden beispielsweise Breitband-Lambda-Sonden verwendet. Bei einer Breitband-Lambda-Sonde wird beispielsweise insbesondere die in einen Messhohlraum, insbesondere in einen Hohlraum, eindiffundierende Menge einer Gaskomponente, insbesondere Sauerstoff und/oder Fettgas, entweder anhand eines Grenzstroms, insbesondere bei einzelligen Sensorelementen (LSP), oder anhand eines zu einer Regelung einer Hohlraumkonzentration, insbesondere einer Sauerstoffkonzentration in dem Hohlraum, auf Lambda = 1 notwendigen Pumpstroms, insbesondere bei einem doppelzelligen Sensorelement (LSU), gemessen. Bei dem Grenzstrom kann es sich beispielsweise um einen maximalen Pumpstrom handeln, welcher durch Diffusionseigenschaften begrenzt ist. Ein fließender Messstrom, insbesondere der Grenzstrom oder der Pumpstrom, können proportional zu dem Anteil der Zielgaskomponente, insbesondere zu dem Sauerstoff- oder Fettgas-Gehalt, in dem Abgas sein. Die Messung der Hohlraumkonzentration kann insbesondere anhand der Bestimmung einer Nernstspannung zwischen einer Nernst-Elektrode in dem Hohlraum und einer Sauerstoff- bzw. luftbespülten Referenzelektrode in einem Referenzraum erfolgen.For example, broadband lambda probes are used in practice. In the case of a broadband lambda probe, for example, the amount of a gas component, in particular oxygen and / or fatty gas, which diffuses into a measuring cavity, in particular into a cavity, is determined either on the basis of a limiting current, in particular in the case of single-cell sensor elements (LSP), or with reference to a Control of a cavity concentration, in particular an oxygen concentration in the cavity, lambda = 1 necessary pump current, in particular in a double-cell sensor element (LSU), measured. The limiting current may be, for example, a maximum pumping current, which is limited by diffusion properties. A flowing measuring current, in particular the limiting current or the pumping current, may be proportional to the proportion of the target gas component, in particular to the oxygen or fat gas content, in the exhaust gas. The measurement of the cavity concentration can be carried out in particular by determining a Nernst voltage between a Nernst electrode in the cavity and an oxygen- or air-purged reference electrode in a reference space.

Aus DE 10 2008 044 048 A1 ist bekannt, dass eine Soll-Nerntspannung dauerhaft auf 200 mV abgesenkt werden kann oder eine höhere Nernstspannung eingestellt werden kann. Eine Soll-Nerntspannung, insbesondere ein Regelsollwert der Nerntspannung, kann in der Regel dazu dienen, eine Hohlraum-Konzentration, insbesondere eine Sauerstoffkonzentration in dem Hohlraum, von beispielsweise Lambda = 1, einzuregeln.Out DE 10 2008 044 048 A1 It is known that a nominal Nerntspannung can be lowered permanently to 200 mV or a higher Nernstspannung can be adjusted. A desired nominal Nerntspannung, in particular a control setpoint of Nerntspannung, can usually serve to regulate a cavity concentration, in particular an oxygen concentration in the cavity, for example, lambda = 1.

Variationen der Nernstspannung sind ebenfalls aus DE 10 2005 056 515 A1 bekannt, hier allerdings insbesondere zu einer Gasartenerkennung. Hierbei wird insbesondere ein Verfahren zur Erkennung der Gaszusammensetzung eines einer Breitband-Lambdasonde zugeführten, aus wenigstens zwei Gasen vorzugsweise unterschiedlichen Diffusionsverhaltens bestehenden, Gasgemisches vorgeschlagen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Erkennung der Gaszusammensetzung des Gasgemisches mittels Modulation des Gases in einem Messgasraum erfolgt. Bevorzugt wird dabei die Luftzahl im Messgasraum einer Pumpzelle periodisch verändert, wobei die Empfindlichkeit der Lambda-Sonde für die wenigstens zwei Gase sich ebenfalls periodisch ändert.Variations in the Nernst voltage are also out DE 10 2005 056 515 A1 known, but here in particular to a gas detection. Here, in particular, a method for detecting the gas composition of a broadband lambda probe supplied, consisting of at least two gases preferably different diffusion behavior, proposed gas mixture. It is provided in particular that the detection of the gas composition of the gas mixture takes place by means of modulation of the gas in a measuring gas space. Preferably, the air ratio in the measuring gas chamber of a pumping cell is periodically changed, wherein the sensitivity of the lambda probe for the at least two gases also changes periodically.

Aus DE 100 35 036 C1 , insbesondere aus 1, ist beispielsweise ein Aufbau eines Doppelzellers bekannt, wobei die Referenzelektrode nur als gepumpte Referenz betrieben wird. Hierbei wird insbesondere ein elektrochemisches Sensorelement zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in Abgasen von Verbrennungsmotoren vorgeschlagen. Das Sensorelement enthält eine Pumpzelle, die eine auf einer dem Gasgemisch zugewandten Fläche des Sensorelements angeordnete Pumpelektrode und eine in einem Messgasbereich angeordnete Messgaselektrode aufweist, wobei das Gasgemisch über einen Diffusionswiderstand in den Messgasbereich gelangt. Daneben enthält das Sensorelement eine in einem Referenzgasbereich angeordnete Referenzelektrode. Zwischen dem Messgasbereich und dem Referenzgasbereich ist ein weiterer Diffusionswiderstand vorgesehen.Out DE 100 35 036 C1 , in particular 1 , For example, a construction of a double cell is known, wherein the reference electrode is operated only as a pumped reference. Here, in particular, an electrochemical sensor element for determining the oxygen concentration in exhaust gases of internal combustion engines is proposed. The sensor element contains a pump cell which has a pump electrode arranged on a surface of the sensor element facing the gas mixture and a sample gas electrode arranged in a sample gas region, the gas mixture entering the sample gas region via a diffusion resistance. In addition, the sensor element contains a reference electrode arranged in a reference gas region. Between the measuring gas region and the reference gas region, a further diffusion resistance is provided.

Aus WO 2005/047841 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung des Drucks in einem aus Gaskomponenten zusammengesetzten Gasgemisch bekannt. Diese weist einen nach dem Grenzstromprinzip arbeitenden amperometrischen Sensor und ein Messelement zur Messung des über Elektroden fließenden Grenzstroms als Maß für den Gasdruck auf. Zwecks fehlerfreier Messung des Gasdrucks in einem Gasgemisch sind insbesondere Mittel vorgesehen, die den vor der Diffusionsbarriere anstehenden Molenbruch einer zur Druckmessung herangezogenen Gaskomponente zumindest während der Druckmessphase auf konstant 100% fixieren.Out WO 2005/047841 A1 a device is known for measuring the pressure in a gas mixture composed of gas components. This has an operating according to the limiting current principle amperometric sensor and a measuring element for measuring the current flowing through electrodes limiting current as a measure of the gas pressure. For the purpose of error-free measurement of the gas pressure in a gas mixture, means are provided in particular which fix the mole fraction of a gas component used for pressure measurement in front of the diffusion barrier to a constant 100%, at least during the pressure measurement phase.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen kann es über die Lebensdauer beispielsweise zu einer Passivierung der im Hohlraum angeordneten Elektroden, insbesondere der inneren Pumpelektrode, kommen. Beispielsweise können Chrom-Ablagerungen und/oder eine Platin(Pt)-Segregation und/oder andere Prozesse die Aktivität und/oder eine Anzahl von Dreiphasenplätzen in der Elektrode reduzieren und insbesondere zu der Passivierung der in dem Hohlraum angeordneten Elektroden führen. In solch einem Fall, insbesondere bei der Passivierung der in dem Hohlraum angeordneten Elektroden, kann bei einem bestimmten Pumpstrom, insbesondere von der inneren Pumpelektrode zu der äußeren Pumpelektrode, eine signifikante Durchtrittsüberspannung an einer Grenzfläche zwischen einer Elektrode und einem Festelektrolyt, insbesondere an der Grenzfläche zwischen der inneren Pumpelektrode und Zirkondioxid, abfallen. Hierdurch kann beispielsweise die Soll-Nernstspannung, von beispielsweise 450 mV, bereits bei kleineren Strömen, insbesondere Pumpströmen, erreicht werden als für die Regelung der Hohlraumkonzentration auf Lambda = 1, insbesondere eine Einregelung, in dem Hohlraum nötig wäre. Hieraus kann beispielsweise ein zu kleiner Pumpstrom, d. h. ein Absinken einer Kennlinie des Sensorelements, insbesondere einer Kennlinie zwischen Pumpstrom (Ip) gegen Lambda, folgen. Weiterhin sind insbesondere bekannte Verfahren zu einem Abgleich der Kennlinie eines Sensorelements, insbesondere einer Sonde, beispielsweise im Stecker und/oder an einer Diffusionsbarriere kostenintensiv. Ein autonomer Abgleich ist wünschenswert, um außerdem insbesondere eine Alterung der Kennlinie kompensieren zu können.In the methods and devices known from the prior art, over the lifetime, for example, a passivation of the electrodes arranged in the cavity, in particular of the inner pumping electrode, may occur. For example, chromium deposits and / or platinum (Pt) segregation and / or other processes may reduce the activity and / or a number of three-phase sites in the electrode, and in particular, the passivation of those in the cavity lead arranged electrodes. In such a case, in particular in the passivation of the electrodes arranged in the cavity, at a certain pumping current, in particular from the inner pumping electrode to the outer pumping electrode, a significant overvoltage at an interface between an electrode and a solid electrolyte, in particular at the interface between the inner pumping electrode and zirconia, fall off. As a result, for example, the target Nernst voltage of 450 mV, for example, even at smaller currents, in particular pumping currents can be achieved as for the regulation of the cavity concentration to lambda = 1, in particular a Einregelung in the cavity would be necessary. From this, for example, too small a pumping current, ie a decrease in a characteristic of the sensor element, in particular a characteristic between pumping current (Ip) against lambda, follow. Furthermore, in particular known methods for balancing the characteristic of a sensor element, in particular a probe, for example, in the plug and / or on a diffusion barrier are costly. An autonomous adjustment is desirable in order to be able to compensate in particular for an aging of the characteristic curve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es werden daher ein Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Zielgaskomponente, insbesondere als Bestandteil des Gases, in dem Messgasraum, sowie eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen, beispielsweise bei der Alterung von Elektroden, zumindest weitgehend vermeiden und/oder mildern.Therefore, a method for detecting at least one property of a gas in a measurement gas space, in particular for detecting at least one portion of at least one target gas component, in particular as a constituent of the gas, in the sample gas space, as well as a device is proposed which the disadvantages of known methods and devices, for example in the aging of electrodes, at least largely avoid and / or mitigate.

In dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Sensorelement verwendet. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um eine Lambda-Sonde, insbesondere um ein Sensorelement und/oder eine Lambda-Sonde mit mindestens zwei Zellen, handeln, beispielsweise gemäß dem oben genannten Stand der Technik. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Sensorelement um eine Breitband-Lambdasonde handeln. Bei der mindestens einen Eigenschaft des Gases, welche grundsätzlich eine beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaft sein kann, kann es sich insbesondere um einen Anteil mindestens einer Zielgaskomponente in dem Messgasraum handeln. Bei dem Anteil kann es sich beispielsweise um einen Partialdruck und/oder einen Prozentsatz der Zielgaskomponente handeln. Bei der Zielgaskomponente kann es sich insbesondere um Sauerstoff handeln. Auch andere Eigenschaften sind jedoch grundsätzlich erfassbar. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, sodass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Gas insbesondere um ein Abgas.In the proposed method, a sensor element is used. The sensor element may be, for example, a lambda probe, in particular a sensor element and / or a lambda probe having at least two cells, for example according to the above-mentioned prior art. Particularly preferably, the sensor element may be a broadband lambda probe. In the case of the at least one property of the gas, which in principle may be any physical and / or chemical property, it may in particular be a proportion of at least one target gas component in the sample gas space. The proportion may be, for example, a partial pressure and / or a percentage of the target gas component. The target gas component may in particular be oxygen. However, other properties are basically detectable. The invention can be used in particular in the field of motor vehicle technology, so that the measuring gas chamber can be, in particular, an exhaust gas tract of an internal combustion engine, and the gas is, in particular, an exhaust gas.

Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise ebenfalls um eine LSU oder um einen NOx-Sensor handeln. Bei einem NOx-Sensor kann es sich insbesondere um eine Reihenschaltung zweier Pumpzellen handeln. Unter einer Zelle, insbesondere einer Pumpzelle, kann dabei insbesondere ein keramisches Element mit mindestens zwei Elektroden und mindestens einem Festelektrolyten, insbesondere einem keramischen Festeleketrolyten, verstanden werden.The sensor element may, for example, likewise be an LSU or a NO x sensor. In particular, a NO x sensor can be a series connection of two pump cells. In this case, a cell, in particular a pump cell, can be understood as meaning, in particular, a ceramic element having at least two electrodes and at least one solid electrolyte, in particular a ceramic solid-electrolyte.

Das Sensorelement umfasst mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode. Die erste Elektrode kann insbesondere dem Gas ausgesetzt sein. Bei der ersten Elektrode kann es sich insbesondere um eine äußere Pumpelektrode, beispielsweise eine Außenpumpelektrode, handeln. Bei der zweiten Elektrode kann es sich insbesondere um eine innere Pumpelektrode, beispielsweise eine Innenpumpelektrode, handeln. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind über mindestens einen Festelektrolyten verbunden. Bei dem Festelektrolyten kann es sich beispielsweise um Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), handeln.The sensor element comprises at least a first electrode and at least one second electrode. The first electrode may in particular be exposed to the gas. The first electrode may in particular be an outer pumping electrode, for example an outer pumping electrode. The second electrode may in particular be an inner pumping electrode, for example an inner pumping electrode. The first electrode and the second electrode are connected via at least one solid electrolyte. The solid electrolyte may, for example, be zirconium dioxide, in particular yttrium-stabilized zirconium dioxide (YSZ) and / or scandium-doped zirconium dioxide (ScSZ).

Die erste Elektrode kann beispielsweise zumindest teilweise mit dem Messgasraum verbunden sein. Der Festelektrolyt kann vorzugsweise gasundurchlässig sein und/oder kann einen ionischen Transport, beispielsweise einen ionischen Sauerstofftransport, gewährleisten.For example, the first electrode may be at least partially connected to the sample gas space. The solid electrolyte may preferably be gas-impermeable and / or may ensure ionic transport, for example ionic oxygen transport.

Die zweite Elektrode ist zumindest teilweise mit einem Hohlraum verbunden. Die zweite Elektrode kann in dem Hohlraum angeordnet sein, kann jedoch auch fluidisch und/oder über eine Gasverbindung mit dem Hohlraum verbunden sein. Unter einem Hohlraum kann hierbei ein Raum innerhalb des Sensorelements verstanden werden, insbesondere ein Pumpraum, welcher zwar baulich von dem Messgasraum separiert ist, welcher aber dennoch mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagt werden kann, beispielsweise über einen Gaszutrittsweg und/oder über eine Diffusionsbarriere. Der Hohlraum kann ganz oder teilweise offen ausgestaltet sein, kann jedoch auch ganz oder teilweise mit mindestens einem gasdurchlässigen Medium ausgefüllt sein, beispielsweise einem porösen Medium, beispielsweise porösem Aluminiumoxid. Der Hohlraum kann insbesondere ausgestaltet sein, um einen Vorrat einer Gaskomponente zu speichern, bevor dieser Vorrat gegebenenfalls an einen anderen Raum abgegeben wird.The second electrode is at least partially connected to a cavity. The second electrode can be arranged in the cavity, but can also be connected to the cavity fluidically and / or via a gas connection. In this case, a cavity can be understood as meaning a space within the sensor element, in particular a pump space which is structurally separated from the measurement gas space, but which can nevertheless be charged with gas from the measurement gas space, for example via a gas access path and / or via a diffusion barrier. The cavity may be wholly or partially open, but may also be completely or partially filled with at least one gas-permeable medium, for example a porous medium, for example porous alumina. The cavity may in particular be designed to store a supply of a gas component before this supply is optionally delivered to another room.

Das Sensorelement weist weiterhin mindestens eine dritte Elektrode auf. „Erste” und „zweite” und „dritte” werden hierbei als Bezeichnungen verwendet, ohne Hinweis darauf, dass gegebenenfalls noch weitere Elektroden existieren können und ohne Hinweis auf eine Reihenfolge. Bei der dritten Elektrode kann es sich beispielsweise um eine Referenzelektrode handeln. Die dritte Elektrode ist mit dem Hohlraum über mindestens einen Diffusionsweg verbunden. Unter einem Diffusionsweg ist allgemein eine Wegstrecke zu verstehen, welche von dem Gas oder einem Teil des Gases zurückgelegt werden kann, wobei mindestens ein Element des Diffusionswegs von dem Gas oder der Gaskomponente mittels eines Diffusionsprozesses durchdrungen wird. Beispielsweise kann es sich bei diesem mindestens einen Element um mindestens ein poröses Element handeln, welches von dem Gas oder der Gaskomponente diffusiv durchdrungen werden kann. Beispielsweise kann der Diffusionsweg mindestens einen Dichtsteg aufweisen. Der Diffusionsweg kann beispielsweise mindestens eine Schicht aus einem Material umfassen, welches eine Strömung eines Gases und/oder eines Fluids unterdrückt, währenddessen es eine Diffusion eines Gases und/oder eines Fluids und/oder von Ionen fördert. Der Diffusionsweg kann insbesondere eine poröse keramische Struktur mit gezielt eingestellten Porenradien aufweisen. Der Difussionsweg kann beispielsweise als Diffusionsbarriere ausgestaltet sein. Es wird ein Referenzpumpstrom zwischen der dritten Elektrode und mindestens einer mit der dritten Elektrode über mindestens einen Festelektrolyten verbundenen Gegenelektrode erfasst. Bei dem Festelektrolyten kann es sich insbesondere um den gleichen Festelektrolyten wie zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode handeln, es kann sich allerdings auch um einen anderen Festelektrolyten, beispielsweise ausgewählt aus den oben genannten Beispielen, handeln. Bei der Gegenelektrode kann es sich beispielsweise um die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode und/oder eine weitere Elektrode handeln. Unter Verwendung des Referenzpumpstroms wird ein Anteil mindestens einer Gaskomponente in dem Hohlraum beeinflusst. Bei dem Referenzpumpstrom kann es sich insbesondere um einen Pumpstrom, beispielsweise um einen elektrischen Strom, handeln. Der Referenzpumpstrom kann insbesondere durch eine Ansteuerung, insbesondere eine Strommessvorrichtung, erfasst werden. The sensor element furthermore has at least one third electrode. "First" and "second" and "third" are used here as designations, without reference to the fact that possibly even more electrodes can exist and without reference to an order. The third electrode may be, for example, a reference electrode. The third electrode is connected to the cavity via at least one diffusion path. A diffusion path is generally to be understood as a travel path which can be covered by the gas or a part of the gas, wherein at least one element of the diffusion path is penetrated by the gas or the gas component by means of a diffusion process. For example, this at least one element can be at least one porous element, which can be diffusively penetrated by the gas or the gas component. For example, the diffusion path may have at least one sealing ridge. For example, the diffusion path may include at least one layer of material that suppresses flow of a gas and / or a fluid while promoting diffusion of a gas and / or a fluid and / or ions. The diffusion path can in particular have a porous ceramic structure with specifically set pore radii. The diffusion path can be designed, for example, as a diffusion barrier. A reference pump current is detected between the third electrode and at least one counterelectrode connected to the third electrode via at least one solid electrolyte. The solid electrolyte may in particular be the same solid electrolyte as between the first electrode and the second electrode, but it may also be another solid electrolyte, for example selected from the above-mentioned examples. The counterelectrode may be, for example, the first electrode and / or the second electrode and / or a further electrode. Using the reference pumping current, a proportion of at least one gas component in the cavity is affected. The reference pumping current may in particular be a pumping current, for example an electric current. The reference pump current can be detected in particular by a control, in particular a current measuring device.

Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann mindestens ein Pumpstrom erfasst werden. Die mindestens eine Eigenschaft des Gases kann unter Verwendung des Pumpstroms ermittelt werden. Der Pumpstrom kann insbesondere proportional zu dem Anteil an Sauerstoff und/oder zu dem Anteil an Fettgas in dem Abgas sein. Bei einer Breitband-Lambdasonde kann beispielsweise der Pumpstrom zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Pumpelektrode erfasst werden, insbesondere um eine Sauerstoffkonzentration, insbesondere einen Sauerstoffpartialdruck, unter Verwendung des Pumpstroms zu ermitteln. Bei Sensorelementen von Gassensoren zur Bestimmung von Gaskomponenten in Gasgemischen, wie beispielsweise in DE 10 2008 044 374 A1 und DE 10 2008 044 051 A1 beschrieben, kann der Pumpstrom beispielsweise an einer zweiten elektrochemischen Pumpzelle erfasst werden. Solche Sensorelemente können beispielsweise mehrere Hohlräume, insbesondere Messkammern, und mehrere Elektroden umfassen.At least one pumping current can be detected between the first electrode and the second electrode. The at least one property of the gas may be determined using the pumping current. The pumping current may in particular be proportional to the proportion of oxygen and / or to the proportion of fat gas in the exhaust gas. In the case of a broadband lambda probe, for example, the pumping current between the inner electrode and the outer pumping electrode can be detected, in particular in order to determine an oxygen concentration, in particular an oxygen partial pressure, using the pumping current. In sensor elements of gas sensors for the determination of gas components in gas mixtures, such as in DE 10 2008 044 374 A1 and DE 10 2008 044 051 A1 described, the pumping current can be detected for example at a second electrochemical pumping cell. Such sensor elements may for example comprise a plurality of cavities, in particular measuring chambers, and a plurality of electrodes.

Der Referenzpumpstrom kann insbesondere ein Grenzstrom sein. Unter einem Grenzstrom kann beispielsweise ein Pumpstrom, insbesondere ein maximaler Pumpstrom, verstanden werden. Ein Grenzstrom kann beispielsweise auftreten, falls eine nachströmende Gaskomponente, beispielsweise eine Zielgaskomponente, quantitativ begrenzt ist. Der Grenzstrom kann beispielsweise von der Konzentration, insbesondere dem Anteil der Zielgaskomponente und/oder der Gaskomponente, abhängen, kann aber insbesondere auch durch den Diffusionsweg und/oder durch die Diffusionsbarriere und/oder das Volumen des Hohlraums bestimmt sein.The reference pumping current may in particular be a limiting current. By a limiting current, for example, a pumping current, in particular a maximum pumping current, can be understood. A limiting current can occur, for example, if an inflowing gas component, for example a target gas component, is quantitatively limited. The limiting current may, for example, depend on the concentration, in particular the proportion of the target gas component and / or the gas component, but may in particular also be determined by the diffusion path and / or by the diffusion barrier and / or the volume of the cavity.

Die Beeinflussung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum kann insbesondere eine Regelung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum, insbesondere unter Verwendung des Referenzpumpstroms als Regelgröße, umfassen. Unter einer Regelung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum kann beispielsweise eine Einstellung einer Konzentration der Gaskomponente, insbesondere auf einen definierten Wert, verstanden werden. Unter einer Regelgröße kann insbesondere eine Größe verstanden werden, welche bei der Regelung konstant oder gezielt veränderlich zu halten sein kann. Die Regelgröße kann insbesondere auf einen gewünschten Sollwert geregelt werden.The influencing of the proportion of the gas component in the cavity may, in particular, include a regulation of the proportion of the gas component in the cavity, in particular using the reference pump current as a controlled variable. A regulation of the proportion of the gas component in the cavity may, for example, be understood to mean an adjustment of a concentration of the gas component, in particular to a defined value. A controlled variable may, in particular, be understood to mean a variable which may be constant or selectively variable during regulation. The controlled variable can be regulated in particular to a desired desired value.

Die Beeinflussung des Anteils der Gaskomponenten in dem Hohlraum kann eine Beeinflussung mindestens eines Pumpstroms und/oder mindestens einer Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode umfassen. Hierdurch kann beispielsweise der Zustrom der Gaskomponente aus dem Messgasraum zu dem Hohlraum erhöht oder erniedrigt werden. Beispielsweise kann insbesondere die Sauerstoffkonzentration in dem Hohlraum erhöht oder erniedrigt werden.The influencing of the proportion of the gas components in the cavity may include influencing at least one pumping current and / or at least one pumping voltage between the first electrode and the second electrode. As a result, for example, the influx of the gas component from the sample gas space to the cavity can be increased or decreased. For example, in particular, the oxygen concentration in the cavity can be increased or decreased.

Der Referenzpumpstrom kann mit mindestens einem Sollwert verglichen werden, wobei der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode entsprechend dieses Vergleichs eingestellt werden können.The reference pump current can be compared with at least one desired value, wherein the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode and the second electrode can be adjusted according to this comparison.

Die Gegenelektrode kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Prinzipiell kann es sich bei der Gegenelektrode um eine beliebige Elektrode handeln. The counterelectrode may for example be selected from the group consisting of the first electrode and the second electrode. In principle, the counterelectrode can be any electrode.

Bei der Gaskomponente kann es sich insbesondere um Sauerstoff handeln. Die Gaskomponente kann mit der Zielgaskomponente übereinstimmen, kann sich jedoch auch von der Zielgaskomponente unterscheiden. Bei der Zielgaskomponente kann es sich beispielsweise ebenfalls um Sauerstoff handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Zielgaskomponente auch um ein Stickoxid oder ein Schwefeloxid oder Kohlendioxid handeln. Der Anteil der Gaskomponente, insbesondere von Sauerstoff, kann beispielsweise mindestens 1%, bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 20%, betragen.The gas component may in particular be oxygen. The gas component may match the target gas component, but may also differ from the target gas component. For example, the target gas component may also be oxygen. For example, the target gas component may also be a nitric oxide or a sulfur oxide or carbon dioxide. The proportion of the gas component, in particular oxygen, for example, at least 1%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 20%, amount.

In dem Messgasraum kann beispielsweise ein Absolutdruck erfasst werden. Hierbei kann beispielsweise der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode den Anteil der Gaskomponente, insbesondere von Sauerstoff, auf mindestens 90%, bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt auf 100%, einstellen. Bei der Gegenelektrode kann es sich hierbei insbesondere um die zweite Elektrode handeln.In the sample gas space, for example, an absolute pressure can be detected. Here, for example, the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode and the second electrode, the proportion of the gas component, in particular oxygen, to at least 90%, preferably at least 95%, more preferably set to 100%. In this case, the counter electrode may in particular be the second electrode.

Insbesondere kann eine Kalibration durchgeführt werden. Unter einer Kalibration kann beispielsweise eine Messung verstanden werden, welche insbesondere zu einer Feststellung und/oder einer Dokumentation und/oder eines Ausgleichs einer Abweichung eines Verhaltens einer Vorrichtung, insbesondere des Sensorelements, zu einer anderen Vorrichtung, insbesondere zu einem anderen Sensorelement, beispielsweise aufgrund von Fertigungsstreuungen, durchgeführt werden kann, verstanden werden. Weiterhin kann die Kalibration eine Berücksichtigung der ermittelten Abweichung, insbesondere während einer Benutzung der Vorrichtung, insbesondere des Sensorelements, umfassen. Hierbei kann insbesondere zuerst der Absolutdruck erfasst werden, wie oben beschrieben. Danach kann vorzugsweise der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgeschaltet werden, wobei der Referenzpumpstrom erfasst wird. Danach kann bevorzugt der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in einem Grenzstrom betrieben werden. Dieser Grenzstrom und der, insbesondere zuvor ermittelte, Absolutdruck kann zu der Kalibration verwendet werden.In particular, a calibration can be performed. A calibration may, for example, be understood to be a measurement which in particular results in a determination and / or documentation and / or compensation for a deviation of a behavior of a device, in particular of the sensor element, to another device, in particular to another sensor element, for example due to Manufacturing scatters, can be performed, be understood. Furthermore, the calibration may include consideration of the determined deviation, in particular during use of the device, in particular of the sensor element. In particular, the absolute pressure may be detected first, as described above. Thereafter, preferably, the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode and the second electrode may be switched off, wherein the reference pumping current is detected. Thereafter, preferably, the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode and the second electrode can be operated in a limiting current. This limiting current and the, in particular previously determined, absolute pressure can be used for the calibration.

Das Sensorelement kann weiterhin beispielsweise ein Heizelement umfassen. Das Heizelement kann zu einer Regelung einer Betriebstemperatur mit Hilfe der Ansteuerung betrieben werden. Das Heizelement kann beispielsweise zu einer Beheizung des Sensorelements auf eine Betriebstemperatur von beispielsweise 400–1000°C verwendet werden. Das Heizelement kann beispielsweise von einer Schicht eines keramischen, elektrisch isolierenden Materials, wie beispielsweise Alumiuniumoxid, umgeben sein.The sensor element may further comprise, for example, a heating element. The heating element can be operated to control an operating temperature by means of the control. The heating element can be used, for example, for heating the sensor element to an operating temperature of, for example, 400-1000 ° C. The heating element may, for example, be surrounded by a layer of a ceramic, electrically insulating material, such as, for example, aluminum oxide.

Das vorgeschlagene Verfahren kann weiterhin derart durchgeführt werden, dass aus dem Referenzpumpstrom zwischen der dritten Elektrode und der Gegenelektrode auf eine Temperatur des Sensorelements oder eines Teils des Sensorelements geschlossen wird. Beispielsweise könnte zunächst eine Kalibrierung mindestens einer Kennlinie des Sensorelements gemäß dem oben beschriebenen Verfahren durchgeführt werden, wobei beispielsweise der Diffusionsweg zwischen dem Hohlraum und der dritten Elektrode und/oder eine Diffusionsbarriere zwischen dem Messgasraum und dem Hohlraum kalibriert werden. Diese Kalibrierung kann beispielsweise gemäß dem obigen Verfahren gemäß einer oder mehreren der dargestellten Ausführungsvarianten erfolgen.The proposed method can furthermore be carried out such that from the reference pump current between the third electrode and the counterelectrode, a temperature of the sensor element or of a part of the sensor element is closed. For example, a calibration of at least one characteristic curve of the sensor element according to the method described above could first be carried out, wherein, for example, the diffusion path between the cavity and the third electrode and / or a diffusion barrier between the sample gas chamber and the cavity are calibrated. This calibration can be carried out, for example, according to the above method according to one or more of the illustrated embodiments.

Insbesondere nach einer derartigen Kalibrierung kann beispielsweise der Referenzpumpstrom, beispielsweise bei einer Erzeugung einer Sauerstoffatmosphäre von mindestens 90%, insbesondere mindestens 95% und besonders bevorzugt 100% in dem Hohlraum, lediglich noch von der Temperatur des Sensorelements, beispielsweise einer Temperatur des die dritte Elektrode und die Gegenelektrode verbindenden Festelektrolyten, abhängen. Dementsprechend kann eine Messung des Referenzpumpstroms herangezogen werden, um die Temperatur des Sensorelements oder eines Teils desselben, insbesondere eine Temperatur des Festelektrolyten, zu bestimmen.In particular, after such a calibration, for example, the reference pump current, for example when generating an oxygen atmosphere of at least 90%, in particular at least 95% and particularly preferably 100% in the cavity, only of the temperature of the sensor element, for example, a temperature of the third electrode and Depend on the counterelectrode connecting solid electrolyte. Accordingly, a measurement of the reference pump current can be used to determine the temperature of the sensor element or a part thereof, in particular a temperature of the solid electrolyte.

Weiterhin kann das Verfahren derart durchgeführt werden, dass die Temperatur des Sensorelements oder eines Teils desselben, durch mindestens eine weitere Messung bestimmt wird, beispielsweise durch eine Innenwiderstandsmessung. Derartige Innenwiderstandsmessungen, beispielsweise unter Heranziehung einer Pumpstrommessung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, beispielsweise bei Beaufschlagung mit einer Wechselspannung und/oder einem Wechselstrom, werden in vielen Vorrichtungen routinemäßig durchgeführt zur Temperaturregelung mittels des Heizelements. Durch die nunmehr durchführbare unabhängige Messung der Temperatur über den Referenzpumpstrom kann beispielsweise eine Kalibrierung mindestens einer weiteren Temperaturmessung, beispielsweise der genannten Innenwiderstandsmessung, durchgeführt werden. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Alterungsdriften der für die Temperaturregelung herangezogenen Temperaturmessung, beispielsweise über den Innenwiderstand, ausgleichen.Furthermore, the method can be carried out in such a way that the temperature of the sensor element or of a part thereof is determined by at least one further measurement, for example by an internal resistance measurement. Such internal resistance measurements, for example, using a pumping current measurement between the first electrode and the second electrode, for example when subjected to an alternating voltage and / or an alternating current, are routinely carried out in many devices for temperature control by means of the heating element. By the now feasible independent measurement of the temperature on the reference pump current, for example, a calibration of at least one further temperature measurement, for example, said internal resistance measurement, are performed. In this way, for example, aging drifts used for the temperature control Temperature measurement, for example via the internal resistance, compensate.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Zielgaskomponente in dem Messgasraum, umfasst mindestens ein Sensorelement. Das Sensorelement kann beispielsweise wie oben beschrieben ausgestaltet sein. Das Sensorelement umfasst mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind über mindestens einen Festelektrolyten, insbesondere wie oben beschrieben, verbunden. Die zweite Elektrode ist zumindest teilweise mit einem Hohlraum verbunden. Das Sensorelement weist weiterhin mindestens eine dritte Elektrode auf. Die dritte Elektrode ist mit dem Hohlraum über mindestens einen Diffusionsweg verbunden.The device according to the invention for detecting at least one property of a gas in a measurement gas space, in particular for detecting at least a portion of at least one target gas component in the measurement gas space, comprises at least one sensor element. The sensor element can be designed, for example, as described above. The sensor element comprises at least a first electrode and at least one second electrode. The first electrode and the second electrode are connected via at least one solid electrolyte, in particular as described above. The second electrode is at least partially connected to a cavity. The sensor element furthermore has at least one third electrode. The third electrode is connected to the cavity via at least one diffusion path.

Die Vorrichtung, insbesondere die Sensorvorrichtung, weist weiterhin mindestens eine Ansteuerung auf. Die Ansteuerung ist eingerichtet, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Die Ansteuerung kann beispielsweise über eine Schnittstelle mit dem Sensorelement verbunden sein. Die Ansteuerung kann aber auch vollständig oder teilweise in das Sensorelement integriert sein. Die Ansteuerung kann aber beispielsweise auch ganz oder teilweise in anderen Komponenten integriert sein, beispielsweise in einem Stecker und/oder in einer Motorsteuerung. Die Ansteuerung kann beispielsweise mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung umfassen, insbesondere um die Elektroden, insbesondere die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode und/oder die dritte Elektrode und/oder die weitere Elektrode, mit Strom und/oder mit Spannung zu beaufschlagen. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder um eine Stromquelle handeln. Weiterhin kann die Ansteuerung gegebenenfalls mindestens eine Messvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens eine Spannungsmessvorrichtung und/oder mindestens eine Strommessvorrichtung. Die Spannungsmessvorrichtung kann insbesondere ausgestaltet sein, um die Pumpspannung und/oder eine Nernstspannung zu messen. Die Strommessvorrichtung kann insbesondere ausgestaltet sein, um den Pumpstrom, insbesondere den Grenzstrom, zu messen. Weiterhin kann die Ansteuerung optional beispielsweise eine Auswertevorrichtung, beispielsweise eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen. Weiterhin optional kann die Ansteuerung mindestens einen Signalgenerator umfassen. Die Ansteuerung kann überdies optional mindestens einen Regler, beispielsweise mindestens einen Lock-in-Regler, umfassen. Der Regler kann beispielsweise zur Regelung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum verwendet werden.The device, in particular the sensor device, furthermore has at least one drive. The drive is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. The control can be connected, for example via an interface with the sensor element. The control can also be fully or partially integrated into the sensor element. However, for example, the control can also be completely or partially integrated in other components, for example in a plug and / or in a motor control. The drive may, for example, comprise at least one application device, in particular to apply current and / or voltage to the electrodes, in particular the first electrode and / or the second electrode and / or the third electrode and / or the further electrode. The application device may be, for example, a voltage source and / or a current source. Furthermore, the control may optionally comprise at least one measuring device, for example at least one voltage measuring device and / or at least one current measuring device. The voltage measuring device may in particular be designed to measure the pumping voltage and / or a Nernst voltage. The current measuring device can in particular be designed to measure the pumping current, in particular the limiting current. Furthermore, the control can optionally include, for example, an evaluation device, for example a data processing device. Furthermore, optionally, the drive may comprise at least one signal generator. The control can moreover optionally comprise at least one controller, for example at least one lock-in controller. For example, the controller may be used to control the proportion of the gas component in the cavity.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren, welches insbesondere darauf basiert, Konzentrationen der Gaskomponente, insbesondere eine Hohlraumkonzentration, auf den Grenzstrom, insbesondere auf einen Diffusions-Grenzstrom, zwischen beispielsweise der inneren Pumpelektrode und der Referenzelektrode zu regeln, kann beispielsweise zu einer Vermeidung einer Kennlinienabsenkung aufgrund von Elektrodenpolarisation führen. In dem vorgeschlagenen Verfahren ist beispielsweise während dem Betrieb die zweite Elektrode, insbesondere die innere Pumpelektrode, ständig an sauerstoffreicher Atmosphäre, sodass Passivierungsprozesse, beispielsweise Elektrodenpolarisationen, weitgehend vermieden werden können. Dennoch auftretende Polarisationen, insbesondere Elektrodenpolarisationen, beispielsweise der inneren Pumpelektrode, insbesondere der zweiten Elektrode, haben insbesondere keine Auswirkung auf die Kennlinie, da hierdurch keine Regelgröße, wie beispielsweise der Grenzstrom, verändert wird. Die Polarisation kann insbesondere durch eine Erhöhung der Pumpspannung kompensiert werden. Beispielsweise kann die Menge an Platin in der zweiten Elektrode, insbesondere der inneren Pumpelektrode, reduziert werden und/oder ein anderes Elektrodenmaterial, insbesondere ein billigeres Elektrodenmaterial, verwendet werden, wobei eine eventuell verminderte Pumpfähigkeit beispielsweise durch eine erhöhte Pumpspannung ausgeglichen werden kann.The method according to the invention and the device according to the invention can have a multiplicity of advantages over known methods and devices. The method according to the invention, which is based in particular on controlling concentrations of the gas component, in particular a cavity concentration, on the limiting current, in particular on a diffusion limiting current, between, for example, the inner pumping electrode and the reference electrode, can for example lead to avoidance of a characteristic reduction due to electrode polarization , In the proposed method, for example, during operation, the second electrode, in particular the inner pumping electrode, constantly in an oxygen-rich atmosphere, so that passivation processes, such as Elektrodenpolarisationen, can be largely avoided. Nonetheless occurring polarizations, in particular electrode polarizations, for example the inner pumping electrode, in particular the second electrode, in particular have no effect on the characteristic curve, since in this way no controlled variable, such as, for example, the limiting current, is changed. The polarization can be compensated in particular by an increase in the pumping voltage. For example, the amount of platinum in the second electrode, in particular the inner pumping electrode, can be reduced and / or another electrode material, in particular a cheaper electrode material, can be used, whereby a possibly reduced pumpability can be compensated, for example, by an increased pumping voltage.

Vorteilhaft kann ebenfalls sein, dass das Sensorelement, insbesondere die Sonde, beispielsweise früher startbereit ist, da beispielsweise die Polarisation der zweiten Elektrode, insbesondere der inneren Pumpelektrode, bei einem kalten Sensorelement die Regelgröße insbesondere nicht mehr beeinflussen kann. Beispielsweise kann das Sensorelement, insbesondere die Sonde, bei kälterer Temperatur betrieben werden, bei welcher die erste Elektrode, insbesondere die innere Pumpelektrode, in der Regel stärker polarisiert, sodass insbesondere Heizleistung eingespart werden kann. Ein Signalsprung bei dem Durchgang durch Lambda = 1, insbesondere eine Lambda = 1-Welligkeit, spielt in dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt keine Rolle mehr. Es sind beispielsweise Designs möglich, welche eine dynamische Druckabhängigkeit und eine Phasenverschiebung der Übertragungsfunktion deutlich reduzieren können. Diese beiden Größen waren bisher in der Regel gegenläufig zu der Störgröße Lambda = 1-Welligkeit. Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die Signalgenauigkeit verbessert werden. Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel vorhandene höhere Sauerstoff-Partialdruck in dem Hohlraum kann insbesondere einen Druckunterschied zwischen dem Hohlraum und dem Abgasraum verringern. Dadurch kann eine Kennlinienkrümmung geringer sein und/oder die Genauigkeit des Sensorelements, insbesondere des Sensors, verbessert werden.It may also be advantageous that the sensor element, in particular the probe, is ready to start earlier, for example, since the polarization of the second electrode, in particular the inner pumping electrode, can no longer influence the controlled variable for a cold sensor element. For example, the sensor element, in particular the probe, can be operated at a colder temperature, in which the first electrode, in particular the inner pumping electrode, is generally more strongly polarized, so that in particular heating power can be saved. A signal jump in the passage through lambda = 1, in particular a lambda = 1 ripple, preferably no longer plays any role in the method according to the invention and the device according to the invention. For example, designs are possible which can significantly reduce a dynamic pressure dependence and a phase shift of the transfer function. Up to now, these two quantities have generally been opposite to the disturbance lambda = 1-ripple. Thus, by the inventive method, in particular the signal accuracy be improved. The higher partial pressure of oxygen in the cavity which is generally present in the process according to the invention can in particular reduce a pressure difference between the cavity and the exhaust gas space. As a result, a characteristic curvature can be lower and / or the accuracy of the sensor element, in particular of the sensor, can be improved.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Figur dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the following figure and will be explained in more detail in the following description.

Es zeigt:It shows:

1: Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 : An embodiment of a device according to the invention and a method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum 112, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Zielgaskomponente, beispielsweise von Sauerstoff, in dem Messgasraum 112, umfasst mindestens ein Sensorelement 114. Das Sensorelement 114 umfasst mindestens eine erste Elektrode 116 und mindestens eine zweite Elektrode 118. Die erste Elektrode 116 kann insbesondere als äußere Pumpelektrode ausgestaltet sein. Die zweite Elektrode 118 kann insbesondere als innere Pumpelektrode ausgestaltet sein. Die erste Elektrode 116 und die zweite Elektrode 118 sind über mindestens einen Festelektrolyten 120 verbunden. Die zweite Elektrode 118 ist zumindest teilweise mit einem Hohlraum 122 verbunden. Das Sensorelement 114 weist weiterhin mindestens eine dritte Elektrode 124 auf. Die dritte Elektrode 124 kann insbesondere als Referenzelektrode ausgestaltet sein. Die dritte Elektrode 124 ist mit dem Hohlraum 122 über mindestens einen Diffusionsweg 126 verbunden. Der Diffusionsweg 126 kann beispielsweise als Dichtsteg ausgestaltet sein. Die erste Elektrode 116 kann beispielsweise über eine Diffusionsbarriere 130 mit Gas aus dem Messgasraum 112 beaufschlagt werden.In 1 is an embodiment of a device according to the invention 110 shown. The device according to the invention 110 for detecting at least one property of a gas in a sample gas space 112 , in particular for detecting at least a portion of at least one target gas component, for example oxygen, in the sample gas space 112 , comprises at least one sensor element 114 , The sensor element 114 includes at least a first electrode 116 and at least one second electrode 118 , The first electrode 116 can be configured in particular as an outer pumping electrode. The second electrode 118 can be configured in particular as an inner pumping electrode. The first electrode 116 and the second electrode 118 are about at least one solid electrolyte 120 connected. The second electrode 118 is at least partially with a cavity 122 connected. The sensor element 114 also has at least one third electrode 124 on. The third electrode 124 can be configured in particular as a reference electrode. The third electrode 124 is with the cavity 122 via at least one diffusion path 126 connected. The diffusion path 126 can be configured for example as a sealing ridge. The first electrode 116 can, for example, via a diffusion barrier 130 with gas from the sample gas chamber 112 be charged.

Die Vorrichtung 110 weist weiterhin mindestens eine Ansteuerung 128 auf. Die Ansteuerung 128 ist eingerichtet, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in dem Messgasraum 112, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Zielgaskomponente in dem Messgasraum 112, durchzuführen. Die Ansteuerung 128 kann beispielsweise über eine Schnittstelle 132 mit dem Sensorelement 114 verbunden sein. Die Ansteuerung 128 kann aber auch vollständig oder teilweise in das Sensorelement 114 integriert sein. Die Ansteuerung 128 kann aber beispielsweise auch ganz oder teilweise in andere Komponenten integriert sein, beispielsweise in einem Stecker und/oder in einer Motorsteuerung.The device 110 also has at least one control 128 on. The control 128 is arranged to a inventive method for detecting at least one property of a gas in the sample gas space 112 , in particular for detecting at least a portion of at least one target gas component in the sample gas space 112 to perform. The control 128 can for example via an interface 132 with the sensor element 114 be connected. The control 128 but can also completely or partially in the sensor element 114 be integrated. The control 128 However, for example, it can also be completely or partially integrated into other components, for example in a plug and / or in a motor control.

Die Ansteuerung 128 kann beispielsweise mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung 134 umfassen, um beispielsweise die Elektroden, beispielsweise die erste Elektrode 116 und/oder die zweite Elektrode 118 und/oder die dritte Elektrode 124 und/oder eine weitere Elektrode, mit Strom und/oder Spannung zu beaufschlagen. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung 134 kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder eine Stromquelle handeln. Die Beaufschlagungsvorrichtung 134 kann insbesondere elektrische Leitungen 136 umfassen. Weiterhin kann die Ansteuerung 128 gegebenenfalls mindestens eine Messvorrichtung 138 umfassen. Die Messvorrichtung 138 kann beispielsweise mindestens eine Spannungsmessvorrichtung und/oder mindestens eine Strommessvorrichtung 140 umfassen. Weiterhin kann die Ansteuerung 128 optional beispielsweise mindestens eine Auswertevorrichtung, beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen. Weiterhin optional kann die Ansteuerung 128 mindestens einen Signalgenerator umfassen. Die Ansteuerung 128 kann überdies optional mindestens einen Regler, beispielsweise mindestens einen Lock-in-Regler, umfassen. In 1 ist insbesondere ein zweizeiliges Sensorelement 114, insbesondere eine Breitband-Lambdasonde, dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell auch mit Sensorelementen 114, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, durchgeführt werden. Das Sensorelement 114 kann insbesondere ein Gaszutrittsloch 142 umfassen.The control 128 For example, at least one loading device 134 include, for example, the electrodes, for example, the first electrode 116 and / or the second electrode 118 and / or the third electrode 124 and / or another electrode to be supplied with current and / or voltage. In the loading device 134 it may be, for example, a voltage source and / or a power source. The loading device 134 can in particular electrical cables 136 include. Furthermore, the control 128 optionally at least one measuring device 138 include. The measuring device 138 For example, at least one voltage measuring device and / or at least one current measuring device 140 include. Furthermore, the control 128 Optionally, for example, at least one evaluation device, for example, at least one data processing device include. Furthermore optional, the control 128 comprise at least one signal generator. The control 128 In addition, it may optionally include at least one controller, for example at least one lock-in controller. In 1 is in particular a two-line sensor element 114 , in particular a broadband lambda probe shown. The inventive method can in principle also with sensor elements 114 , as known in the art, are performed. The sensor element 114 in particular, a gas access hole 142 include.

Das Sensorelement 114 kann weiterhin mindestens ein Heizelement 144 umfassen. Das Heizelement 144 kann zu einer Regelung einer Betriebstemperatur mit Hilfe der Ansteuerung 128 betrieben werden.The sensor element 114 can continue at least one heating element 144 include. The heating element 144 can be used to control an operating temperature with the help of the control 128 operate.

Weiterhin zeigt 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in dem Messgasraum 112. In dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Zielgaskomponente in dem Messgasraum 112, wird ein Sensorelement 114, insbesondere wie oben beschrieben, verwendet. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Referenzpumpstrom zwischen der dritten Elektrode 124 und mindestens einer mit der dritten Elektrode 124 über mindestens einen Festelektrolyten 120 verbundene Gegenelektrode 146 erfasst. Die Erfassung des Referenzpumpstroms kann insbesondere durch die mindestens eine Strommessvorrichtung 140 erfolgen. Ein Anteil mindestens einer Gaskomponente, beispielsweise Sauerstoff, insbesondere O2, wird in dem Hohlraum 122 unter Verwendung des Referenzpumpstroms beeinflusst.Further shows 1 An embodiment of a method according to the invention for detecting at least one property of a gas in the sample gas space 112 , In the method according to the invention, in particular for detecting at least a portion of at least one target gas component in the sample gas space 112 , becomes a sensor element 114 , in particular as described above. In the method according to the invention, a reference pump current is generated between the third electrode 124 and at least one with the third electrode 124 via at least one solid electrolyte 120 connected counterelectrode 146 detected. The capture the reference pumping current can in particular by the at least one current measuring device 140 respectively. A proportion of at least one gas component, for example oxygen, in particular O 2 , becomes in the cavity 122 influenced by using the reference pump current.

Es kann mindestens ein Pumpstrom zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118, insbesondere durch die Ansteuerung 128, erfasst werden, wobei die mindestens eine Eigenschaft des Gases unter Verwendung des Pumpstroms ermittelt werden kann.There may be at least one pumping current between the first electrode 116 and the second electrode 118 , in particular by the control 128 , wherein the at least one property of the gas can be determined using the pumping current.

Der Referenzpumpstrom kann insbesondere ein Grenzstrom sein.The reference pumping current may in particular be a limiting current.

Die Beeinflussung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum 122 kann eine Regelung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum 122 umfassen, insbesondere unter Verwendung des Referenzpumpstroms als Regelgröße.Influencing the proportion of the gas component in the cavity 122 may be a regulation of the proportion of the gas component in the cavity 122 in particular using the reference pump current as a controlled variable.

Die Beeinflussung des Anteils der Gaskomponente, insbesondere des Sauerstoffs, in dem Hohlraum 122 kann eine Beeinflussung mindestens eines Pumpstroms und/oder mindestens einer Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 umfassen. Beispielsweise kann zwischen der ersten Elektrode 116, insbesondere der äußeren Pumpelektrode, und der dritten Elektrode 124, insbesondere der Referenzelektrode oder der inneren Pumpelektrode, permanent eine konstante Pumpspannung von beispielsweise 100 mV–700 mV, insbesondere von 300 mV–500 mV, besonders bevorzugt von ungefähr 400 mV anliegen. Diese Pumpspannung kann beispielswiese so gepolt sein, dass der von dem Hohlraum 122, insbesondere einem weiteren Messgasraum, zu der dritten Elektrode 124, diffundierende Sauerstoff, O2, permanent in dem Grenzstrom abgepumpt wird. Dieser Referenzpumpstrom, insbesondere der Grenzstrom, besonders bevorzugt ein Diffusions-Grenzstrom des Dichtstegs, beispielsweise zwischen dem Hohlraum 122, bevorzugt dem Messhohlraum, und einem Referenzraum (IgDS), kann insbesondere davon abhängen, wie groß die Sauerstoff-Konzentration in dem Hohlraum 122 ist. Der Referenzpumpstrom, insbesondere der Diffusions-Grenzstrom des Dichtstegs, kann mit mindestens einem Sollwert verglichen werden. Bei Überschreiten des Sollwerts von beispielsweise 10 μA–90 μA, insbesondere von 40 μA–60 μA, besonders bevorzugt von ungefähr 50 μA, kann der Pumpstrom von der zweiten Elektrode 118, insbesondere der inneren Pumpelektrode, zu der ersten Elektrode 116, insbesondere der äußeren Pumpelektrode, erhöht werden. Bei Unterschreiten des Sollwerts kann beispielsweise der Pumpstrom von der zweiten Elektrode 118 zu der ersten Elektrode 116 erniedrigt werden oder, insbesondere falls im Messgasraum 112 ein Fettgas vorliegt, ein Pumpstrom von der ersten Elektrode 116 zu der zweiten Elektrode 118 erhöht werden. Der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 können allgemein entsprechend dieses Vergleichs, insbesondere dem Vergleich des Referenzpumpstroms mit dem mindestens einen Sollwert, eingestellt werden.The influence of the proportion of the gas component, in particular of the oxygen, in the cavity 122 may influence at least one pumping current and / or at least one pumping voltage between the first electrode 116 and the second electrode 118 include. For example, between the first electrode 116 , in particular the outer pumping electrode, and the third electrode 124 , in particular the reference electrode or the inner pumping electrode, permanently bear a constant pumping voltage of, for example, 100 mV-700 mV, in particular of 300 mV-500 mV, particularly preferably of approximately 400 mV. For example, this pumping voltage can be poled in such a way that that of the cavity 122 , in particular a further measuring gas space, to the third electrode 124 , diffusing oxygen, O 2 , is pumped out permanently in the limiting current. This reference pumping current, in particular the limiting current, particularly preferably a diffusion limiting current of the sealing web, for example between the cavity 122 , Preferably, the measuring cavity, and a reference space (IgDS), may in particular depend on how large the oxygen concentration in the cavity 122 is. The reference pumping current, in particular the diffusion limiting current of the sealing web, can be compared with at least one desired value. When the setpoint value of, for example, 10 μA-90 μA, in particular 40 μA-60 μA, particularly preferably of approximately 50 μA, is exceeded, the pump current can flow from the second electrode 118 , in particular the inner pumping electrode, to the first electrode 116 , in particular the outer pumping electrode, are increased. When falling below the setpoint, for example, the pumping current from the second electrode 118 to the first electrode 116 be lowered or, in particular if in the sample gas space 112 there is a rich gas, a pumping current from the first electrode 116 to the second electrode 118 increase. The pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode 116 and the second electrode 118 can generally be set according to this comparison, in particular the comparison of the reference pump current with the at least one desired value.

Die Gegenelektrode 146 kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118.The counter electrode 146 may in particular be selected from the group consisting of the first electrode 116 and the second electrode 118 ,

Bei der Gaskomponente kann es sich insbesondere um Sauerstoff handeln, wobei der Anteil der Gaskomponente beispielsweise mindestens 1%, bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 20%, betragen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere ermöglichen, eine Soll-Hohlraumkonzentration auf einen Sauerstoff-Gehalt, insbesondere eine Sauerstoff-Konzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck, im Prozentbereich einzuregeln, statt wie im Stand der Technik üblicherweise auf Lambda = 1, d. h. ungefähr 10–9 bar. Hierdurch wird allerdings die Genauigkeit der Kennlinie nicht geschmälert, da hierfür nach wie vor eine Eindiffusion durch die Diffusionsbarriere 130 entscheidend sein kann.The gas component may in particular be oxygen, wherein the proportion of the gas component may be, for example, at least 1%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 20%. In particular, the method according to the invention can make it possible to regulate a target cavity concentration to an oxygen content, in particular an oxygen concentration and / or an oxygen partial pressure, in the percentage range, instead of lambda = 1, ie approximately 10 -9 bar, as is usual in the prior art , As a result, however, the accuracy of the characteristic is not diminished, since this still a diffusion through the diffusion barrier 130 can be decisive.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110, insbesondere das Sensorelement 114, beispielsweise die Lambdasonde, kann auch als Drucksensor verwendet werden. Es kann insbesondere ein Absolutdruck in dem Messgasraum 112 erfasst werden. Hierbei kann insbesondere der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 den Anteil der Gaskomponente, beispielsweise den Anteil an Sauerstoff, auf mindestens 90%, bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt auf 100% einstellen. Beispielsweise kann durch Pumpen von der äußeren Pumpelektrode zu der inneren Pumpelektrode eine 100%-ige Sauerstoff-Atmosphäre in dem Hohlraum 122 erzeugt werden. Die zu der dritten Elektrode 124, insbesondere der Referenzelektrode, diffundierende Sauerstoff-Menge, insbesondere der Anteil der Gaskomponente, und damit der Grenzstrom IgDS, können dann lediglich eine Funktion des Absolutdrucks in dem Messgasraum 112, insbesondere in dem Abgasraum, sein. Bei der Gegenelektrode 146 kann es sich hierbei bevorzugt um die zweite Elektrode 118 handeln.The device according to the invention 110 , in particular the sensor element 114 , For example, the lambda probe, can also be used as a pressure sensor. In particular, it may be an absolute pressure in the sample gas space 112 be recorded. In this case, in particular, the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode 116 and the second electrode 118 adjust the proportion of the gas component, for example the proportion of oxygen, to at least 90%, preferably at least 95%, particularly preferably to 100%. For example, by pumping from the outer pumping electrode to the inner pumping electrode, a 100% oxygen atmosphere in the cavity 122 be generated. The third electrode 124 , In particular, the reference electrode, diffusing oxygen amount, in particular the proportion of the gas component, and thus the limiting current IgDS, then only a function of the absolute pressure in the sample gas space 112 , in particular in the exhaust space, be. At the counter electrode 146 this may preferably be the second electrode 118 act.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise eine Kalibration durchgeführt werden. Hierzu kann bevorzugt zuerst der Absolutdruck erfasst werden. Die Vorrichtung 110, insbesondere das Sensorelement 114, besonders bevorzugt die Lambdasonde, kann bevorzugt auch bei bekanntem Absolutdruck im Fahrzeug kalibriert werden. Beispielsweise kann durch Pumpen von der ersten Elektrode 116, insbesondere der äußeren Pumpelektrode, zu der zweiten Elektrode 118, insbesondere der inneren Pumpelektrode, eine 100%-ige Sauerstoff-Atmosphäre in dem Hohlraum 122 erzeugt werden. Der hierbei insbesondere fließende Grenzstrom der Referenzelektrode IgDS kann insbesondere ein Maß für die Diffusionskonstante des Diffusionswegs 126, insbesondere des Dichtstegs, sein. Danach kann insbesondere der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 ausgeschaltet werden. Beispielsweise kann das Pumpen zwischen der äußeren Pumpelektrode und der inneren Pumpelektrode, insbesondere zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118, eingestellt werden. Beispielsweise kann sich rasch ein unbekannter, insbesondere magerer, Anteil der Gaskomponente, insbesondere eine Abgaskonzentration, in dem Hohlraum 122, insbesondere in dem Messhohlraum, einstellen. Dieser Anteil der Gaskomponente, insbesondere die Abgaskonzentration, kann hierbei beispielsweise über die Größe des IgDS genau bestimmt werden. Danach kann beispielsweise der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 in einem Grenzstrom betrieben werden, wobei dieser Grenzstrom und/oder der Absolutdruck zu der Kalibration verwendet werden können. Insbesondere kann die Abgaskonzentration über die Größe des IgDS insbesondere genau bestimmt werden. Anschließend kann von der inneren Pumpelektrode zu der äußeren Pumpelektrode in dem Grenzstrom, bei Fettgas beispielsweise umgekehrt, gepumpt werden und dieser Grenzstrom kann mit der nun bekannten Abgaskonzentration, insbesondere dem Anteil der Gaskomponente, verglichen werden um insbesondere in der Ansteuerung 128, insbesondere in einer Steuergeräte-Software, beispielsweise entsprechend die Kalibration der Kennlinie durchzuführen.In the method according to the invention, for example, a calibration can be carried out. For this purpose, the absolute pressure can preferably be detected first. The device 110 , in particular the sensor element 114 , particularly preferably the lambda probe, can preferably also be calibrated at a known absolute pressure in the vehicle. For example, by pumping from the first electrode 116 , in particular the outer pumping electrode, to the second electrode 118 , in particular the inner pumping electrode, a 100% oxygen atmosphere in the cavity 122 be generated. The hereby especially flowing limiting current of the reference electrode IgDS can in particular be a measure for the diffusion constant of the diffusion path 126 , in particular of the sealing web, be. Thereafter, in particular, the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode 116 and the second electrode 118 turned off. For example, the pumping between the outer pumping electrode and the inner pumping electrode, in particular between the first electrode 116 and the second electrode 118 to be discontinued. For example, an unknown, in particular lean, proportion of the gas component, in particular an exhaust gas concentration, can quickly become in the cavity 122 , in particular in the measuring cavity set. This proportion of the gas component, in particular the exhaust gas concentration, can be determined exactly here, for example, via the size of the IgDS. Thereafter, for example, the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode 116 and the second electrode 118 operated in a limiting current, this limit current and / or the absolute pressure can be used for the calibration. In particular, the exhaust gas concentration can be determined precisely by the size of the IgDS in particular. Subsequently, it is possible to pump from the inner pumping electrode to the outer pumping electrode in the limiting current, for example reversed in the case of fatty gas, and this limiting current can be compared with the now known exhaust gas concentration, in particular the proportion of the gas component, in particular in the control 128 , in particular in a control unit software, for example, to carry out the calibration of the characteristic curve accordingly.

In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 kann beispielsweise zwischen dem Hohlraum 122 und dem Referenzraum, welcher beispielsweise teilweise mit der dritten Elektrode 124, insbesondere der Referenzelektrode, verbunden ist, die Diffusionsbarriere 130 gedruckt werden. Der Diffusionskoeffizient der Diffusionsbarriere 130 und damit der Sollwert des IgDS können beispielsweise in einer Kalibrationsmessung, insbesondere in einer Kalibration wie oben beschrieben, bevorzugt bei definierter Sauerstoffkonzentration und definiertem Druck ermittelt werden. Dementsprechend kann beispielsweise ein trimmbarer Abgleichwiderstand, beispielsweise in einer Zuleitung der Referenzelektrode, eingestellt werden und/oder, insbesondere in der Ansteuerung 128, abgespeichert werden. Der Abgleichwiderstand kann insbesondere in einer Parallelschaltung, beispielsweise aus dem Abgleichwiderstand und aus dem Messwiderstand, verwirklicht sein.In one embodiment of the device according to the invention 110 for example, between the cavity 122 and the reference space, for example, partially with the third electrode 124 , in particular the reference electrode, is connected to the diffusion barrier 130 to be printed. The diffusion coefficient of the diffusion barrier 130 and thus the desired value of the IgDS can be determined, for example, in a calibration measurement, in particular in a calibration as described above, preferably at a defined oxygen concentration and a defined pressure. Accordingly, for example, a trimmable balancing resistor, for example in a supply line of the reference electrode, can be set and / or, in particular in the control 128 , be stored. The balancing resistor can be realized in particular in a parallel circuit, for example, from the balancing resistor and from the measuring resistor.

Wie oben ausgeführt, kann die Messung des Referenzpumpstroms zwischen der dritten Elektrode 124 und der Gegenelektrode 146, beispielsweise der zweiten Elektrode 118, weiterhin auch herangezogen werden, um eine Temperatur des Sensorelements 114 oder eines Teils desselben zu bestimmen. Diese Temperaturmessung kann herangezogen werden, um mindestens eine weitere Temperaturmessung, beispielsweise eine weitere Temperaturmessung bei einer Temperaturregelung über das Heizelement 144, zu kalibrieren. Sobald beispielsweise ein Absolutdruck in dem Messgasraum 112 und/oder ein Sauerstoffpartialdruck in dem Messgasraum 112 bekannt sind und beispielsweise die Diffusionsbarriere 130 und/oder der Diffusionsweg 126 kalibriert sind, hängt der Referenzpumpstrom bei Erzeugung einer Atmosphäre von 100% Sauerstoff in dem Hohlraum 122 nur noch von der Sensortemperatur ab. Deshalb eignet sich diese Messung zur gelegentlichen Kalibration beispielsweise der standardmäßigen, schnellen Temperaturmessmethode, der Bestimmung des AC-Elektrolytwiderstandes, der einer Alterungsdrift unterworfen ist.As stated above, the measurement of the reference pump current between the third electrode 124 and the counter electrode 146 , For example, the second electrode 118 , continue to be used to a temperature of the sensor element 114 or part of it. This temperature measurement can be used to at least one further temperature measurement, for example, a further temperature measurement in a temperature control via the heating element 144 to calibrate. Once, for example, an absolute pressure in the sample gas space 112 and / or an oxygen partial pressure in the sample gas space 112 and, for example, the diffusion barrier 130 and / or the diffusion path 126 are calibrated, the reference pump current depends on generation of an atmosphere of 100% oxygen in the cavity 122 only from the sensor temperature. Therefore, this measurement is suitable for occasional calibration of, for example, the standard rapid temperature measurement method, the determination of AC electrolyte resistance subject to aging drift.

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Claims (12)

Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum (112), insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Zielgaskomponente in dem Messgasraum (112), wobei ein Sensorelement (114) verwendet wird, wobei das Sensorelement (114) mindestens eine erste Elektrode (116) und mindestens eine zweite Elektrode (118) umfasst, wobei die erste Elektrode (116) und die zweite Elektrode (118) über mindestens einen Festelektrolyten (120) verbunden sind, wobei die zweite Elektrode (118) zumindest teilweise mit einem Hohlraum (122) verbunden ist, wobei das Sensorelement (114) weiterhin mindestens eine dritte Elektrode (124) aufweist, wobei die dritte Elektrode (124) mit dem Hohlraum (122) über mindestens einen Diffusionsweg (126) verbunden ist, wobei ein Referenzpumpstrom zwischen der dritten Elektrode (124) und mindestens einer mit der dritten Elektrode (124) über mindestens einen Festelektrolyten (120) verbundenen Gegenelektrode (146) erfasst wird, wobei ein Anteil mindestens einer Gaskomponente in dem Hohlraum (122) unter Verwendung des Referenzpumpstroms beeinflusst wird.Method for detecting at least one property of a gas in a measuring gas space ( 112 ), in particular for detecting at least a portion of at least one target gas component in the sample gas space ( 112 ), wherein a sensor element ( 114 ) is used, wherein the sensor element ( 114 ) at least one first electrode ( 116 ) and at least one second electrode ( 118 ), wherein the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) via at least one solid electrolyte ( 120 ), the second electrode ( 118 ) at least partially with a cavity ( 122 ), wherein the sensor element ( 114 ) at least one third electrode ( 124 ), wherein the third electrode ( 124 ) with the cavity ( 122 ) via at least one diffusion path ( 126 ), wherein a reference pump current between the third electrode ( 124 ) and at least one with the third electrode ( 124 ) via at least one solid electrolyte ( 120 ) connected counterelectrode ( 146 ), wherein a proportion of at least one gas component in the cavity ( 122 ) is influenced using the reference pump current. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mindestens ein Pumpstrom zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) erfasst wird, wobei die mindestens eine Eigenschaft des Gases unter Verwendung des Pumpstroms ermittelt wird.Method according to the preceding claim, wherein at least one pumping current between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ), wherein the at least one property of the gas is detected using the pumping current. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Referenzpumpstrom ein Grenzstrom ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the reference pumping current is a limiting current. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beeinflussung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum (122) eine Regelung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum (122) umfasst, insbesondere unter Verwendung des Referenzpumpstroms als Regelgröße.Method according to one of the preceding claims, wherein influencing the proportion of the gas component in the cavity ( 122 ) a regulation of the proportion of the gas component in the cavity ( 122 ), in particular using the reference pump current as a controlled variable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beeinflussung des Anteils der Gaskomponente in dem Hohlraum (122) eine Beeinflussung mindestens eines Pumpstroms und/oder mindestens einer Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein influencing the proportion of the gas component in the cavity ( 122 ) an influencing of at least one pumping current and / or at least one pumping voltage between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Referenzpumpstrom mit mindestens einem Sollwert verglichen wird, wobei der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) entsprechend dieses Vergleichs eingestellt werden.Method according to the preceding claim, wherein the reference pump current is compared with at least one desired value, wherein the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) are adjusted according to this comparison. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gegenelektrode (146) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118).Method according to one of the preceding claims, wherein the counterelectrode ( 146 ) is selected from the group consisting of the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Gaskomponente um Sauerstoff handelt, wobei der Anteil der Gaskomponente beispielsweise mindestens 1%, bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 20%, beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the gas component is oxygen, wherein the proportion of the gas component is for example at least 1%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 20%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Absolutdruck in dem Messgasraum (112) erfasst wird, wobei der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) den Anteil der Gaskomponente auf mindestens 90%, bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt auf 100% einstellt, wobei es sich bei der Gegenelektrode (146) um die zweite Elektrode (118) handelt.Method according to one of the preceding claims, wherein an absolute pressure in the measuring gas space ( 112 ), wherein the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) sets the proportion of the gas component to at least 90%, preferably at least 95%, particularly preferably to 100%, wherein the counterelectrode ( 146 ) around the second electrode ( 118 ). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Kalibration durchgeführt wird, wobei zuerst der Absolutdruck erfasst wird, wobei danach der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) ausgeschaltet wird, wobei der Referenzpumpstrom erfasst wird, wobei danach der Pumpstrom und/oder die Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) in einem Grenzstrom betrieben wird, wobei dieser Grenzstrom und der Absolutdruck zu der Kalibration verwendet wird.Method according to the preceding claim, wherein a calibration is performed, wherein first the absolute pressure is detected, after which the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) is switched off, wherein the reference pump current is detected, wherein thereafter the pumping current and / or the pumping voltage between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) is operated in a limiting current, this limiting current and the absolute pressure being used for the calibration. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (114) ein Heizelement (144) umfasst, wobei das Heizelement (144) zu einer Regelung einer Betriebstemperatur mit Hilfe der Ansteuerung (128) betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 114 ) a heating element ( 144 ), wherein the heating element ( 144 ) to a control of an operating temperature by means of the control ( 128 ) is operated. Vorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum (112), insbesondere zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Zielgaskomponente in dem Messgasraum (112), wobei die Vorrichtung (110) mindestens ein Sensorelement (114) umfasst, wobei das Sensorelement (114) mindestens eine erste Elektrode (116) und mindestens eine zweite Elektrode (118) umfasst, wobei die erste Elektrode (116) und die zweite Elektrode (118) über mindestens einen Festelektrolyten (120) verbunden sind, wobei die zweite Elektrode (118) zumindest teilweise mit einem Hohlraum (122) verbunden ist, wobei das Sensorelement (114) weiterhin mindestens eine dritte Elektrode (124) aufweist, wobei die dritte Elektrode (124) mit dem Hohlraum (122) über mindestens einen Diffusionsweg (126) verbunden ist, wobei die Vorrichtung (110) weiterhin mindestens eine Ansteuerung (128) aufweist, wobei die Ansteuerung (128) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Contraption ( 110 ) for detecting at least one property of a gas in a sample gas space ( 112 ), in particular for detecting at least a portion of at least one target gas component in the sample gas space ( 112 ), the device ( 110 ) at least one sensor element ( 114 ), wherein the sensor element ( 114 ) at least one first electrode ( 116 ) and at least one second electrode ( 118 ), wherein the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) via at least one solid electrolyte ( 120 ), the second electrode ( 118 ) at least partially with a cavity ( 122 ), wherein the sensor element ( 114 ) at least one third electrode ( 124 ), wherein the third electrode ( 124 ) with the cavity ( 122 ) via at least one diffusion path ( 126 ), the device ( 110 ) at least one control ( 128 ), wherein the control ( 128 ) set up is to perform a method according to any one of the preceding claims.
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